當(dāng)前,日新月異的光通信技術(shù)為光子集成器件的迅速發(fā)展創(chuàng)造了一個很好的契機。在微納光子學(xué)方向中的深亞波長范圍內(nèi)有效控制光與物質(zhì)的相互作用已經(jīng)成為了人們研究的熱點。入射光子和金屬表面自由電子氣之間的共振會激發(fā)表面等離子體激元,它對光場分布具有強局域限制性,這有利于光傳輸器件的集成化和微型化的實現(xiàn)。石墨烯是一種新型光電二維材料,因為它有著獨特的能帶結(jié)構(gòu)、電子輸運特性以及能夠同硅基半導(dǎo)體工藝相兼容,在學(xué)術(shù)研究和工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域中受到了廣泛的關(guān)注。石墨烯等離子體激元同傳統(tǒng)的金屬表面等離子體極化波相比,在從中紅外到太赫茲波段范圍內(nèi)連續(xù)電學(xué)可調(diào),并且具備本征損耗低和對光場限制能力強等優(yōu)勢。對于光學(xué)系統(tǒng)而言,光波導(dǎo)與光調(diào)制器又是非常重要的光子器件。因此本論文在研究混合波導(dǎo)的基礎(chǔ)上,對基于石墨烯等離激元的調(diào)制器進(jìn)行了詳細(xì)探索。本論文的主要工作表現(xiàn)在以下幾個方面:（1）通過大量查閱與石墨烯表面等離激元相關(guān)的國內(nèi)外文獻(xiàn)以及近年來的研究成果,首先對混合表面等離子體波導(dǎo)和石墨烯調(diào)制器的研究背景、現(xiàn)狀與應(yīng)用前景等給出了相應(yīng)的分析和介紹。（2）結(jié)合麥克斯韋方程組和物質(zhì)的本構(gòu)方程,推導(dǎo)出金屬與介質(zhì)分界面表面等離子體極化波的... 

【文章來源】：西安電子科技大學(xué)陜西省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：86 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

硅基光電芯片上器件集成示意圖

而是被強烈限制在了二維間隙平面上（圖 1.2 (c), (d)），同時，還實現(xiàn)了很長的傳播距離。圖1.2 混合模式的電磁場能量密度分布仿真圖，(a) [d,h ] = [400, 100] nm, (b) [d,h ] = [200, 100] nm,(c) [d,h ] = [200, 2] nm 和 (d) [d,h ] = [400, 2] nm他們提出的這種新型低損耗的深亞波長混合等離子體光波導(dǎo)是通過調(diào)整波導(dǎo)的幾何尺寸來控制圓柱波導(dǎo)模式與 SPP 波導(dǎo)模式間的耦合作用，得到的混合模式優(yōu)于單純的圓柱硅波導(dǎo)以及等離子體波導(dǎo)。不僅實現(xiàn)了高增益的半導(dǎo)體材料和金屬等離子體的集成，還提供了波導(dǎo)損耗補償技術(shù)以及主動操縱納米級光場的方案，對以后的研究有很大的啟發(fā)。2009 年，浙江大學(xué)國家重點實驗室的戴道鋅和何賽靈教授提出了硅基混合等離子體波導(dǎo)[13]。凸起的絕緣襯底上硅（SOI）與頂層金屬（Ag）中間夾了一層二氧化硅(SiO2)，如圖 1.3 (a)橫截面結(jié)構(gòu)所示。在硅和金屬銀之間的二氧化硅層厚度大時（例如 0.5 μm），基本模式被限制在硅中，金屬層幾乎不會影響模式的分布，該結(jié)構(gòu)就類似于硅納米線。當(dāng)二氧化硅厚度變小（例如 50 nm）時

co的關(guān)系圖1.4 (a) 長程混合 SPP 波導(dǎo)[14, 15]，(b) 混合楔形 SPP 波導(dǎo)[16]的結(jié)構(gòu)、模式場分布和歸一化功率密度沿 x = 0 的分布，(c) 長程混合楔形等離子體波導(dǎo) (LRHWP)[17]的三維結(jié)構(gòu)圖

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
[1]混合等離子體波導(dǎo)結(jié)構(gòu)中光傳播和場局域特性研究[D]. 翟惠霖.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2015
[2]基于物理吸收和薄膜厚度的貴金屬介電參數(shù)Lorentz-Drude模型優(yōu)化分析研究[D]. 李建明.蘭州大學(xué) 2014
[3]石墨烯光調(diào)制器基礎(chǔ)研究[D]. 唐琳峰.電子科技大學(xué) 2014
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本文編號：3491624